单只文丘利油燃烧器冷热态流场的数值模拟.pdfVIP

第 17 卷 第 1 、2 期 计 　　算 　　物 　　理 Vol . 17 ,No . 12 2000 年 3 月 　CH IN ESE J OU RNAL OF COM PU TA T IONAL PH YSICS 　 Mar . , 2000 　 ( ) [文章编号] 　100 1246X 2000 0 10 15605 单只文丘利油燃烧器冷热态 流场的数值模拟 1 2 1 1 姚寿广 , 　李宗羲 , 　马哲树 , 　朱德书 ( 1 华东船舶工业学院机械系 ,江苏 镇江 　2 12003 ; 　2 哈尔滨 703 所 ,黑龙江 哈尔滨 　150000) [摘 　要] 　针对文丘利油燃烧器流场数值模拟存在的特殊性 ,提出了一种分析模型和处理方法 , 进行了数值模拟结果与试验数据的对比分析 ,据此进一步对某舰船锅炉文丘利油燃烧器的冷热态 流场进行了预测分析 。 [ 关键词] 　文丘利油燃烧器 ;流场 ;数值模拟 [ 中图分类号] 　O6431 　　　　[文献标识码] 　A 0 　前言 从查阅的文献资料看 ,关于燃烧器及炉内流场的试验研究和计算机模拟已有大量的文献 报道 ,但主要集中在煤粉燃烧器方面[ 1～6 ] ,而对燃油锅炉中的文丘利油燃烧器 ,除有少量的试 验研究工作外 ,有关文丘利燃烧器内外部流场及燃烧的数值模拟研究尚未见报道 ,文丘利油燃 烧器属于平流式燃烧器 ,具有低氧燃烧高效易控制等特点 ,适合于燃烧油及天然气 , 因而获得 了广泛的应用 。为此 ,本文针对文丘利油燃烧器 ,依据试验数据提出了一种有效的流场分析模 型和处理方法 ,并据此对舰船燃油锅炉中新设计的一种文丘利油燃烧器的冷热态流场进行了 数值预报 。 1 　计算模型的建立 　　在仅考虑单只油燃烧器流动与燃烧的前提之下 ,鉴于该型火焰瘦长 ,并结合有关的试验结 果[7 ,8 ] ,计算区域选为直径为 4 m ,长为 6 m 的圆柱形空间区域 ,如图 1 所示 。 ε 对于燃烧室流场中的复杂湍流结构采用 k 双方程模型模拟 。对于液雾燃烧, 由于炉膛 温度很高, 再从燃油颗粒的运动经历的计算[ 9] 来看, 燃油颗粒只在燃烧器出口的很小的空间 内存在, 因此我们假定燃烧火焰为预混型火焰, 采用 EBUArrhenius 模型模拟 。 采用以上封闭分模型后, 描述燃油锅炉液雾燃烧的封闭控制方程组在柱坐标下可以写成 如下的统一形式 1 φ 1 φ ( ρφ) ( ρφ) ( Γ ) ( Γ ) ( ) u + r u = φ · + r ·φ · + S φ + S p , φ 1 x r r x x r r r 上述方程组中各个物理量的含义因篇幅所限, 这里不予列出, 可参见文[ 10] 。对于方程组的求 解借助基于 SIM PL E 算法的大型通用程序 PHO EN ICS 来进行[ 11] 。 [ 收稿 日期] ; [ 修订日期] ( ) [ 作者简介] 姚寿广 1962～ ,男 ,江苏镇江 ,教授 ,博士 ,从事流动与传热问题的数值模拟研究. © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 　第 1 、2 期 姚寿广等 :单只文丘利油燃烧器冷热态流场的数值模拟